Najveći skok od svih velikih skokova u fizici našeg stoljeća

To je rođena sestra sveprisutne materije od koje je sve sazdano – i beskonačni kosmos i malecni ljudi, ukoliko biste je gledali u ogledalu. Čuvali su je duže od 170 hiljaditih delića sekunde (dok jednom ili jednom i po puta ne trepnete) u „magnetskom pritvoru” da bi je proučavali, pre nego što je zauvek iščezla. Od čega je ona sačinjena?

Sudeći prema članku u cenjenom časopisu „Nejčer”, od 38 atoma antivodonika – „ogledalske sabraće” vodonika koji zajedno s kiseonikom ispijamo u svakoj čaši vode. I viskija, ako imate para da ga poručite.

U prvih nekoliko delića sekunde stvaranja kosmosa pre 13,7 milijardi godina („Veliki prasak” ili Big Bang) imalo je podjednako materije i antimaterije. Kuda je potonja iščezla?

Zakoni prirode (fizički) učinili su da se u nekim odlikama materija i antimaterija razlikuju. Danas se pretpostavlja da su te razlike bile ključne. Jednostavno, u jednom od dva postojeća (pokušaja) objašnjenja materija je prodrla u područje pomenute eksplozije koje je obrazovalo prostor i vreme našeg kosmosa. Ispostavlja se da je antimaterija imala manje uspeha.

Kratki „ples smrti”

Opšteprihvaćena teorija u fizici, Standardni model, koja opisuje najsitnije sastojke i vladajuće sile u kosmosu, kaže da je antimaterija sastavljena od osnovnih (elementarnih) antičestica, spin ili obrtanje …) po kojima se razlikuju od ostalih.

Za svaku postoji odgovarajuća antičestica, čije su pojedine odlike (poput mase ili spina) jednake, a druge (kao što su naelektrisanje ili magnetni momenat) suprotne. Najpoznatiji primer su elektron, čiji su naelektrisanje i magnetni momenat suprotni, a ostale osobenosti istovetne.

Materija i antimaterija u magnovenju odigraju „ples smrti”, poništavajući jedna drugu uz oslobađanje ogromne energije u vidu gama zračenja i sličnih isijavanja. Na postojanje antičestica i antimaterije prvi je 1928. ukazao engleski naučnik Pol Dirak, docnije nobelovac, zamišljajući pozitivno naelektrisani elektron ili pozitron, što je u ogledima potvrđeno četiri godine kasnije. Od 1955. godine, kada su u akceleratorima („sudarači čestica”) uočeni antiproton, u opitima je opažen niz antičestica.

Godine 1995. u CERN-u (Evropski centar za nuklearna istraživanja) i Fermijevoj nacionalnoj laboratoriji (SAD) prvi put je veštački stvoren antivodonik – prvi antiatom. Kod običnog vodonika oko protona koji predstavlja atomsko jezgro kruži jedan elektron, a kod antivodonika oko antiprotona obleće antielektron (pozitron).

Kao što svakojakim objedinjavanjem (kombinacija) najsićušnijih čestica nastaje materija, na isti način od antičestica nastaje antimaterija. Postojan atom antivodonika može, na primer, nastati vezivanjem pozitrona za antiproton, sa osobinama koje bi trebalo da budu iste kao kod običnog vodonika. I zaista, u sudarima antiprotona s mlazom atoma ksenona pojavio se atom antivodonika. A ponekad bratski par elektron–pozitron.

Skok nad skokovima

Izdvojeni atom antivodonika potraje koliko izolovan atom vodonika. Ali čim dođe u dodir sa običnom materijom, zauvek nestane (anihilacije). Pošto čestice putuju brzinom bliskom svetlosnoj (to je konačna brzina u kosmosu: oko 300.000 kilometara u sekundi), vreme života antivodonika u akceleratoru se okonča nakon prevaljenih desetak metara do zida (4 × 10-8 sekundi).

Fizičari se upinju da atome antivodonika što duže zadrže u električnom i magnetskom polju, odvajajući ih od obične materije. Zašto? Nadaju se da će odškrinuti vrata antisveta.

Svojstva antimaterije iskušavaju se u ogledima, ni izdaleka sličnim tajanstvenim opisima Dena Brauna u romanu „Anđeli i demoni”. (Setite se zaverenika koji pokušavaju da ukradu tajanstvenu antimateriju.) I veoma skupim: za gram morate utrošiti 25 milijardi dolara!

Od otkrića prve antičestice, pozitrona, prohujalo je 77 leta, a naučnici još nemaju valjano tumačenje gde je iščezla (ako jeste) tolika antimaterija – koje je, kako se pretpostavlja, bilo otprilike u istom iznosu kao i materije u trenu nastanka kosmosa („Veliki prasak”).

Koliko je pozitivni elektron (predlagani su nazivi negatron i oreston) promenio naše poimanje stvarnosti?

Za sada jedino znamo da antisvet nije otkriven, a antimaterije je toliko malo stvoreno da se teroristi ne bi ni ovajdili.

„Moguće je da je otkriće antimaterije bio najveći skok od svih velikih skokova u fizici našeg stoleća. Ono je promenilo sva naša shvatanja o prirodi materije”, rekao je nobelovac Verner Hajzenberg.